（一）直接预报法

1.水平钻孔

水平钻孔主要布置在开挖面及其附近，既可在超前导洞内布置钻孔，也可在主洞工作面上进行钻探，用以获得准确可靠的地质资料，确保施工组织。该法可获得工作面前方一定距离的岩心，也可由钻孔出水情况判断前方有无地下水和前方何处有地下水，从而可以得到开挖面前方的地质情况。

水平钻孔是施工预报最有效方法，但也存在不足之处：一是对垂直隧洞轴线的地质结构面预报效果较好，与隧洞轴线平行的结构面预报较差；二是需占用较长的施工作业时间，费用较高。

2.超前导坑

超前导坑的优点：预报成果比较直观、精度高、预报的距离长、便于施工人员安排施工计划和调整施工方案，还可以起到减压放水、改善通风条件和探明地质构造条件的作用。同时，超前导坑还可用于排除地下水、断层注浆处理、扩建成第二条隧洞。正洞导坑布置在正洞中，是正洞的一部分，其作用与平行导坑相比，效果更好。

超前导坑的缺陷：一是成本太高，有时需要全洞进行平导开挖；二是施工工期较长。

（二）地质分析法

1.断层参数预测法

该方法是利用断层影响带的特殊节理或集中带的分布规律，通过对断层影响带的系统编录所得经验公式，来预报隧洞断层破碎带的位置和规模。由于大多数不良地质现象与断层破碎带有密切的关系，故可依据断层破碎带推断其他不良地质体的位置和规模。

2.地质体投射法

该方法是在地表准确鉴别不良地质体的性质、位置、规模和岩体质量及精确测定不良地质体产状的基础上，应用地质界面和地质体透射公式进行预报。

3.正洞地质编录与预报

该方法是在隧洞施工中，及时对其开挖面（掌子面、边墙面和拱顶面）上的各种地质现象进行测绘和记录，利用已挖洞段地质情况来预报前方可能出现的不良地质现象。它分为岩层岩性和层位预测法和地质体延伸预测法。该法是对开挖面地质情况如实而准确的反映，主要内容包括地层岩性、构造和节理裂隙发育情况、地下水状态、围岩稳定性及初期支护采用方法等。其优点是占用施工时间很短，设备简单，不干扰施工，成果快速，预报效果较好，而且为整个隧洞提供了完整的地质资料；缺点是与隧洞夹角较大而又向前倾的结构面容易产生漏报。

（三）物探法

1.弹性波法

弹性波法又可分为TSP超前预报技术、地震负视速度法、TST超前预报技术和陆地声呐法。

1）TSP超前预报技术

TSP（Tunnel Seismic Prediction）超前预报系统是利用地震波在不均匀地质体中产生的反射波特性来预报隧洞掌子面前方及周围邻近区域的地质情况（图3-1-1）。该法属多波多分量探测技术，可以检测出掌子面前方岩性的变化，如不规则体、不连续面、断层和破碎带等。它可以在钻爆法或TBM开挖的隧洞中使用，而不必接近掌子面。实践表明该法有效预报距离为100～200 m。(www.daowen.com)

图3-1-1　TSP探测深度偏移剖面

TSP超前预报技术作为一种比较先进的探测手段已在我国水利、水电、铁路、公路、煤炭等系统的各类隧洞或地下洞室工程中得到应用，如宜万铁路野三关隧洞、辽宁大伙房水库引水隧洞、云南元磨高速公路的大风垭口和布垅箐隧洞等工程。它具有预报距离相对较长、精度较高、提交资料及时、经济等优点，尤其与隧洞轴线或呈大角度相交的面状软弱带，如断层、破碎带、软弱夹层、地下洞穴（含溶洞）以及地层的分界面等效果较好。而对不规则形态的地质缺陷或与隧洞轴线平行的不良地质体，如几何形状为圆柱体或圆锥体的溶洞、暗河及含水情况探测有一定的局限性。

2）地震负视速度法

负视速度法的原理与TSP法基本相同，只是数据处理软件的开发尚难赶上TSP法。此法在实施预报时不占用开挖工作面，对施工干扰相对较小，在铁路隧洞工程中是常用的预报方法之一，如在渝怀铁路圆梁山隧道正洞、平导和迂回导坑以及朔黄铁路长梁山隧洞施工中，均采用了负视速度法，取得了较好的预报效果。

3）TST超前预报技术

TST（Tunnel Seismic Tomography）超前预报系统是通过可视化地震反射成像技术预报隧洞掌子面前方150 m范围内的地质情况，可准确预报断裂带、破碎带、岩溶发育带以及岩体工程类别变化等地质对象的位置、规模和性质。该法数据采集用多道数字地震仪，处理软件为三维地震分析成像系统。它充分运用地震反射波的运动学和动力学特征，具有岩体波速扫描、地质构造方向扫描、速度偏移成像、吸收系数成像、走时反演成像等多种功能，从岩体的力学性质、岩体完整性等多方面对地质情况进行综合预报。该技术在云南明珠隧洞应用取得了良好的效果。

4）陆地声呐法

它是“陆上极小偏移距高频弹性波反射连续剖面法”的简称，可在狭小的场地和基岩裸露的条件下，探查岩溶等有限物体，也称为高密度地震反射或地震映像法。

该法具有分辨率高、可避开许多干扰波、反射波能量高、探查岩溶和洞穴效果好、图像简单易辨等优点，但需占用开挖面工作时间且实测剖面较短，已在云台山铁路隧洞、南昆线铝厂隧洞等工程中应用，预报距离为50～100 m。

2.地质雷达技术

利用高频电磁波以宽频带短脉冲的形式，由掌子面通过发射天线向前发射，当遇到异常地质体或介质分界面时发生反射并返回，被接收天线接收，并由主机记录下来，形成雷达剖面图。由于电磁波在介质中传播时，其路径、电磁波场强度以及波形将随所通过介质的电磁特性及其几何形态而发生变化。因此，根据接收到的电磁波特征，及波的旅行时间、幅度、频率和波形等，通过雷达图像的处理和分析，可确定掌子面前方界面或目标体的空间位置或结构特征（图3-1-2）。在前方岩体完整的情况下，可以预报30 m的距离；在岩石不完整或存在构造的条件下，预报距离变小，甚至小于10 m。

图3-1-2　地质雷达成果

应用地质雷达进行超前预报，在钻爆法施工的隧洞中使用相对较多，如太平驿水电站引水隧洞、海南高速公路东线大茅隧洞等工程中应用，均取得了较好的应用效果。由于探测时需要占用掌子面的工作时间，故在掌子面上测试时需要停机进行，因而TBM法施工的隧洞中应用时需作特殊研究解决。

3.高分辨直流电法

高分辨直流电法是以岩石的电性差异（即电阻率差异）为基础，在全空间条件下建立电场，电流通过布置在隧道内的供电电极在围岩中建立起全空间稳定电场，通过研究电场或电磁场的分布规律开挖预报开挖工作面前方储水、导水构造分布和发育情况的一种电法探测技术，适用于探测任何地层中存在的地下水体位置及相对含水量大小，如断层破碎带、溶洞、溶隙、暗河等地质体中的地下水。

（四）地质物探综合分析法

要推动隧洞超前预报水平，提高预报准确度，就必须将地质调查方法与多种物探方法有机结合起来，对地质物探资料进行系统处理和综合分析。实施超前预报应首先收集和熟悉已有资料，提出预报探测的计划和重点；然后配合施工进程，开展地表补充调查和洞内地质素描，以施工地质调查资料为依据，演绎隧洞内需要超前探测段的地质理想模型；接着选择一种以上对施工干扰少、探测时间短的有望达到预报目标的物探技术，开展室内和现场实测；最后组成地质、物探及相关工程专业人员的分析组，对地质和物探资料进行系统处理和综合分析，提出预报意见。